Ученые определили цвета лазерного излучения, при котором атом гелия невидим. Результаты исследования публикует Science. Физики из Австралийского национального университета разработали самый чувствительный метод измерения потенциальной энергии атома: в пределах одной сотой дециллионной доли джоуля, или 10^-35 Дж.

Они использовали его для подтверждения квантовой электродинамики (КЭД). Напомним, это квантовополевая теория электромагнитных взаимодействий, а также наиболее разработанная часть квантовой теории поля.

Исследование, опубликованное на этой неделе в журнале Science, основано на определении цвета лазерного излучения, при котором атом гелия невидим. Как отмечают авторы новой работы, эксперимент является независимым подтверждением предыдущих методов, используемых для тестирования квантовой электродинамики. Среди них — измерение переходов из одного энергетического состояния атома в другое.

«Эта невидимость предназначена только для определенного атома и конкретного цвета света. Поэтому ее нельзя использовать для изготовления мантии-невидимки, которую Гарри Поттер использовал для исследования темных закоулков Хогвартса, — объясняет Брайс Хенсон, ведущий автор новой работы, сотрудник Исследовательской школы физики Австралийского национального университета. — Но нам удалось изучить некоторые „закоулки“ теории КЭД».

С помощью лазера чрезвычайно высокого разрешения и атомов, охлажденных до 80 миллиардных долей градуса выше абсолютного нуля (80 нанокельвинов), ученые добились чувствительности в измерениях энергии, которая была на 5 порядков меньше, чем энергия атомов, около 10^-35 Дж.

«Это настолько мало, что я не могу придумать ни одного явления, с которым можно было бы его сравнить», — добавил автор исследования.

Благодаря этим измерениям ученые смогли вывести очень точные значения невидимого цвета гелия. Чтобы сравнить свои результаты с теоретическим прогнозом для КЭД, они обратились к профессору Ли-Ян Тан из Китайской академии наук в Ухане и профессору Гордону Дрейку из Виндзорского университета в Канаде. В итоге, ученые добились того, что теоретическое значение было лишь немного ниже экспериментального, а также в 1,7 раза превышало экспериментальную погрешность.